常见垃圾回收器

CMS和G1是最重要的

新生代一般采用标记复制，老年代一般采用标记整理算法

Serial：垃圾回收线程只有一个，而且垃圾回收线程工作的时候其他用户线程要停下来

Parnew：Serial的多线程版本，有多个垃圾回收线程，垃圾回收线程工作的时候，其他用户线程要停下来

Parrel：多个垃圾回收线程，垃圾线程工作的时候其他用户线程需要停止工作，跟Parnew很像。可以设置参数：垃圾收集导致地最大停顿时间和设置吞吐量的大小。通过GC自适应调节策略(虚拟机会根据系统的运行状况动态地设置参数)来达到目标停顿时间和吞吐量。特点是获取最大吞吐量（一共运行100分钟，垃圾回收器花掉3分钟，吞吐量就是97%）

CMS:第一款实现垃圾收集线程和用户线程同时工作的垃圾回收器，第一款并发收集器，目的是追求最短停顿时间（垃圾回收线程工作导致用户线程停顿的时间）

CMS垃圾回收器工作的的四个阶段：在初始标记和重新标记阶段只能有垃圾回收线程在工作，用户线程需要停止，其他两个阶段垃圾回收线程和用户线程可以同时工作

（1）初始标记：标记和GC Root直接相连的对象，这个阶段很快，但是这个阶段其他用户线程无法工作，还是会发生stop the world（STW）

（2）并发标记：CMS线程会从与GC Roots直接相连的对象出发，遍历所有对象，标记所有存活的对象，这个阶段，CMS线程和其他用户线程在并发执行

（3）重新标记：并发标记阶段由于CMS线程和其他用户线程并行运行，所以其他用户线程可能产生一些新的对象，这些新对象还没有打上是否存活的标记，所以需要标记出这些新对象中存活的对象，这个过程是只有CMS线程，用户线程需要停止工作，所以这个过程会引起STW

（4）并发清除：清除那些没有标记存活的对象，然后最后将这些对象的标记取消

助记：三个标记阶段，一个清除阶段

缺点：这种标记清除的回收方式会产生内存碎片

虽然STW时间很短，但是没法预测，G1就建立了一个预测模型

G1:STW时间可预测，可设置

整个Java堆划分成约2048个大小相同的Region块,继续保留新生代和老年代的概念，但是并不是一块连续的内存是新生代，另一块连续的内存是老年代，而是一些不连续的Region组成新生代，另一些不连续的Region组成老年代

G1会跟踪各个Region里存活对象的数量，回收该区域所需要的时间经验值，在后台维护一个优先队列，每次根据允许的收集时间优先回收垃圾对象数量Region(也就是价值最大的垃圾)

总结：

CMS:追求最短的停顿时间，并行的，垃圾回收线程可以和用户线程同时执行(只有初始标记阶段需要暂停用户线程，其他阶段不需要暂停用户线程) 采用三色标记法

G1：HotSpot 开发团队赋予它的使命是未来可以替换掉 CMS 收集器

Serial 单个垃圾回收线程执行(单线程)，其他所有用户线程都要停下来

Serial是用于新生代的垃圾回收器，它的老年代版本是Serial old

Parnew多个垃圾回收线程执行(多线程)，其他所有用户线程都要停下来

下面是 HotSpot 虚拟机中的 7 个垃圾收集器。上面是新生代的垃圾回收器，下面是老年代的垃圾回收器，G1既可以用于新生代的垃圾回收，也可以用于老年代的垃圾回收，连线表示垃圾收集器可以配合使用

首先要理解以下两个概念：

（1）单线程和多线程：垃圾收集器只使用一个线程就说垃圾收集器是单线程的，垃圾收集器使用多个线程就说垃圾收集器是多线程

（2）串行和并行：

串行指的是垃圾收集器和用户程序交替执行(执行垃圾收集器的时候需要停止用户程序，即用户现线程和GC线程交替执行），

并行是指垃圾收集器和用户程序同时执行(也就是执行垃圾收集器的时候不需要停止用户程序，即用户线程和GC线程可以一起执行）

1.Serial垃圾回收器

Serial（串行）收集器是最基本、历史最悠久的垃圾收集器了，是一个单线程收集器(也就是它只会使用一个垃圾收集线程去完成垃圾收集工作）

它在进行垃圾收集工作的时候必须暂停其他所有的工作线程（ "Stop The World" ），直到它收集结束

Serial垃圾回收器在回收垃圾的时候，新生代采用标记-复制算法，老年代采用标记-整理算法。

Serial 收集器由于没有线程交互的开销，自然可以获得很高的单线程收集效率

2.ParNew收集器

Serial 收集器的多线程版本，也是新生代采用标记-复制算法，老年代采用标记-整理算法

除了 Serial 收集器，只有它能与 CMS 收集器配合使用

3.CMS垃圾回收器

追求最短的停顿时间（STW）,分为四个阶段：初始标记，并发标记，重新标记，并发清理，只有初始标记阶段和重新标记阶段需要暂停用户线程，其他阶段不需要暂停用户线程，可以和用户线程并行)，所以适用于暂停时间要求比较高的，比如实时系统，交互式系统

整个过程分为以下几个步骤：

（1）初始标记：标记直接与 root 相连的对象（不直接相连，间接相连的不标记),这是一个STW（stop the world）阶段，其他用户线程是不能工作的

（2）并发标记：CMS线程会从与GC Roots直接相连的对象出发，遍历整个对象图，标记所有存活的对象，这个阶段，CMS线程和其他用户线程在并发执行，

(3)重新标记：由于上一个阶段并发标记阶段其他用户线程实际上还是在运行的，有可能用户线程在这个阶段产生了新的对象（这些新的对象中的存活对象是没有打上标记的）,这里采用三色标记法来标记那些新产生的对象中存活对象

(4)并发清理：清除所有没有被标记的对象，这个阶段如果有新增对象会被标记为黑色，不做任何处理

最后并发重置就是把标记过的对象取消标记

三色标记算法：

黑色：这个对象及其所有的引用的对象都被遍历过，那这个对象就是黑色，黑色的对象不会被回收

灰色：这个对象被遍历过，但是它的部分引用还没被遍历过，在重新标记阶段会将这个对象标记为灰色

白色：这个对象没有被遍历过，在重新标记阶段如果是白色的话，这个对象将被回收

4.G1垃圾收集算法：

G1（Garbage-First），HotSpot 开发团队赋予它的使命是未来可以替换掉 CMS 收集器

优先清理垃圾占比较高的区域

其它收集器将堆分为新生代和老年代，进行收集的范围都是整个新生代或者老年代，而 G1 垃圾回收器不再将堆分成新生代和老年代，而是将整个内存切成一段一段大小相等的内存区域（每块区域称为region），每个region可能处于新生代或者老年代，所有处于新生代的region组成新生代，所有处于老年代的region组成老年代，也就是说新生代和老年代不再物理隔离

工作流程

（1）初始标记：标记所有直接与GC Root相连的对象，用户线程暂停，STW

(2)并发标记：多线程标记所有存活的对象，用户线程可以继续运行

（3）最终标记：由于上一个阶段并发标记阶段其他用户线程实际上还是在运行的，有可能用户线程在这个阶段产生了新的对象（这些新的对象中的存活对象是没有打上标记的）STW

（4）筛选回收：清理所有没被标记的对象

G1垃圾回收器可以设置一个垃圾回收的预期时间（比如指定这个垃圾回收器在一个小时之内发生stw的停顿时间不超过1分钟，这样回收器就会尽量在这个时间范围内完成垃圾回收任务）

G1 把堆划分成多个大小相等的独立区域（Region），，通过引入 Region 的概念，从而将原来的一整块内存空间划分成多个的小空间，使得每个小空间可以单独进行垃圾回收。这种划分方法带来了很大的灵活性

记录每个 Region 垃圾回收时间以及回收所获得的空间（这两个值是通过过去回收的经验获得）,然后维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的 Region。